Java多執行緒(四)
目錄
四、執行緒的同步
4.1 執行緒同步介紹
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場景案例
例如電影院有三臺自動售票機售賣100張電影票，不考慮實際情況，票號從100號依次減少，售票過程包括出票和自減兩個步驟，先自減再出票，當其中一臺機器A自減結束未完成出票的操作，另一臺機器B執行了自減操作，這樣導致兩臺機器均售出了相同的票（重票、漏票），再者，剩餘最後一張票時，三臺機器同時執行自減操作，這樣三臺售賣機可能賣出0號票、-1號票的情況（錯票）。所以，當一臺售票機執行售票操作（自減和出票），不允許其他機器同時執行售票操作（即執行緒同步），三臺售票機相當於三條執行緒，而100張電影票則是共享資源，且實際情況下，出票和自減均是一瞬間的事情，所以從感官上是三臺機器同時操作。
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原因分析
當多條語句在操作執行緒共享資料時，一個執行緒對多條語句只執行其中一部分，還沒有執行完成，另一個執行緒參與進來，導致共享資料錯誤，即發生執行緒安全問題。
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解決方案
對於多條操作共享資料的語句，只允許其中一個執行緒都執行完，在執行過程中，不允許其他的執行緒參與執行，哪怕正在執行中的執行緒處於堵塞狀態，也不允許其他執行緒去執行。
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執行緒同步
當執行緒共享了相同的資源，在某些時刻同時讀寫該資源時，可能會產生衝突，從而導致執行緒的安全問題，因此一次只能允許其中一條執行緒來訪問共享資源，即執行緒同步。
4.2 執行緒同步實現
4.2.1 場景介紹
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需求描述
準備100張票作為共享資源，三臺自動售票機進行售票，即啟動三個執行緒去消費100張電影票。
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繼承Thread方式
class Window1 extends Thread { private static Integer ticket = 100; @Override public void run() { while (true) { if (ticket > 0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":賣票，票號為：" + ticket); ticket--; } else { break; } } } }
Window1 w1 = new Window1();
Window1 w2 = new Window1();
Window1 w3 = new Window1();
w1.setName("視窗1");
w2.setName("視窗2");
w3.setName("視窗3");
w1.start();
w2.start();
w3.start();-
實現Runnable介面
class Window2 implements Runnable {
private Integer ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true) {
if (ticket > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":賣票，票號為：" + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
}
}
}Window2 w = new Window2();
Thread t1 = new Thread(w);
Thread t2 = new Thread(w);
Thread t3 = new Thread(w);
t1.setName("視窗1");
t2.setName("視窗2");
t3.setName("視窗3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();-
錯誤現象
4.2.2 Synchronized使用
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同步程式碼塊
// 格式
synchronized(同步監視器){
// 需要被同步的業務程式碼程式
}1.操作共享資料的程式程式碼，即是需要被同步的程式碼，不能包含程式碼多了，也不能包含程式碼少了；
2.共享資料，即多個執行緒可以共同操作的變數，例如100張電影票；
3.同步監視器，俗稱鎖，任何一個物件都可以充當鎖，潛在的要求就是多個執行緒物件必須共用一把鎖，所以推薦繼承Thread類的的子類，使用子類的物件（類名.class），實現Runnable介面的子類，使用當前子類物件本身（this）。
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繼承Thread方式
private static Integer ticket = 100;
while (true) {
synchronized (Window3.class) {
if (ticket > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":賣票，票號為：" + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
}
}
}-
實現Runnable介面
private Integer ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (this) {
if (ticket > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":賣票，票號為：" + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
}
}
}-
同步方法
// synchronized還可以放在方法宣告中，表示整個方法為同步方法。
private static synchronized void show();
private synchronized void show();
// 在方法的修飾詞中加上synchronized關鍵字1.靜態方法，同步方法的同步監視器是類名.class;
2.非靜態方法，同步方法的同步監視器是this
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繼承Thread方式
private static synchronized void show() {
if (ticket > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":賣票，票號為：" + ticket);
ticket--;
}
}-
實現Runnable介面
private synchronized void show() {
if (ticket > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":賣票，票號為：" + ticket);
ticket--;
}
}注意，這裡一個使用的是靜態的同步方法，一個使用的非靜態的同步方法。
總結
優點：同步的方式，解決了執行緒的安全問題 缺點：操作同步程式碼，只能一個執行緒參與，其他執行緒等待，相當於是單執行緒操作，效率低
同步鎖機制： 在《Thinking in Java》中，是這麼說的：對於併發工作，你需要某種方式來防 止兩個任務訪問相同的資源（其實就是共享資源競爭）。 防止這種衝突的方法 就是當資源被一個任務使用時，在其上加鎖。第一個訪問某項資源的任務必須 鎖定這項資源，使其他任務在其被解鎖之前，就無法訪問它了，而在其被解鎖 之時，另一個任務就可以鎖定並使用它了。